流量测量不确定度估计

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流量测量节流装饰的流量公式中,系数C和ε由实验方法确定,参数ρ、d(或D)以及Δp由实测求得。在使用过程中,即使完全符合标准节流装置在制造、安装和使用等方面的标准要求,由于流量公式中各项参数的测量都存在一定的测量不确定度,所以通过流量公式求得的流量值也存在测量的不确定度。

 
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  流量测量的不确定度估计

流量测量的不确定度估计
流量测量节流装饰的流量公式中,系数C和ε由实验方法确定,参数ρ、d(或D)以及Δp由实测求得。在使用过程中,即使完全符合标准节流装置在制造、安装和使用等方面的标准要求,由于流量公式中各项参数的测量都存在一定的测量不确定度,所以通过流量公式求得的流量值也存在测量的不确定度。我们用相对标准不确定度uc(qm)来表示其大小。它与每一个参量的相对标准不确定度有关,还与这些参量的函数组成形式有关。
流量测量中的相对标准不确定度,是指中央一个数值范围,在这个范围内测量的真值按置信概率为95%进行估计。这样规定的流量测量相对标准不确定度是相当于统计学中相对标准不确定去u(Xi)/Xi的两倍。流量测量总的不确定度是流量公式中个参量的不确定度的合成。
若设变量Y是若干个独立变量X1,X2,X3...,Xn的函数,即
Y=?(X1,X2,X3...,Xn)
则由于各独立变量Xi的不确定度u(Xi)=σ,而引起函数Y的合成标准不确定度(σY)或方差(σY),uc(Y)=σY,可由式4-25计算:


实际上,流量公式中邮编的各个参量并不是相互独立的,如流出系数C是d、D、Re等的函数,可膨胀性系数ε是d、D、Δp、p1及k的函数。但为了不确定度估计方便,对大多数的实际应用,仍假定C、ε、d、Δp、和ρ是相互独立的。考虑到C对β的依赖关系,根据公式4-25得质量流量的合成相对不确定度的估计式为:

由于直管段长度不符合要求而引入±5%附加不确定度,应加在流出系数C的不确定度上一起计算。
管径D和孔径d的不确定度可根据有关计算指标估计,ur(D)最大可取±0.4%,ur(d)最大可取±0.07%。
差压Δp和密度ρ的不确定度应根据选用差压变送器和使用介质的实际情况确定。一般差压Δp的不确定度u(Δp)可根据差压变送器的精度等级来估计。由于差压显示仪表的精度等级为测量不确定度与仪表上限之比的百分数,如果设ξ为差压显示仪表的精度等级,则:
ur(Δp)=u(Δp)/Δp=(ξΔpmax/Δp)%
密度ρ的不确定度u(ρ)可根据被测介质及温度、压力的测量精度来估计 。
对于液体,主要是温度的影响。在温度测量相对标准偏差u(t)≤±5%的条件下,密度的不确定度u(ρ)值(包括表列值误差)可用±0.03%作为估计值。
对于气体和水蒸气,密度的标准偏差σρ与温度、压力的标准偏差之间可用表4-10来估计,密度的扩展不确定度U(ρ)用2σ估计。
气体和水蒸气的σ/ρ值估计

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